殊需要。
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二、闪烁体探测器
n 2.2光电倍增管
¨ 光电倍增管的结构
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二、闪烁体探测器
n 2.2光电倍增管
¨ 光电倍增管的主要性能 光阴极的光谱响应
光阴极受到光照后，发射光电子的概率是入射光波长 的函数，称作“光谱响应”。
光照灵敏度
阴极灵敏度；阳极灵敏度。
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一、气体探测器
n 平板型电离室
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一、气体探测器
n 圆柱型电离室
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一、气体探测器
1.3脉冲电离室
电离室处于脉冲工作状态，电离室的输出信号仅反 映单个入射粒子的电离效应。可以测量每个入射粒 子的能量、时间、强度等。 脉冲电离室的输出信号：电荷信号，电流信号，电 压信号。
对于离子晶体，辐 射射入闪烁体使晶 体原子电离和激发。
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二、闪烁体探测器
n 2.1闪烁体
¨ 闪烁体的发光机制
有机闪烁体的发光机制
有机闪烁体的发射光谱和吸收光谱的峰值是 分开的，所以，有机闪烁体对其所发射的荧 光是透明的。但发射谱的短波部分与吸收谱 的长波部分有重叠，为此在有的有机闪烁体 中加入移波剂，以减少自吸收。
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一、气体探测器
n 1.2电离室的工作机制
¨ 电离室的基本机构
不同类型的电离室在结构上基本相同，典型结构有 平板型和圆柱型。
高压极(K)：正高压或负高压；
收集极(C)：与测量仪器相联的电极，处于与地 接近的电位；
保护极(G)：又称保护环，处于与收集极相同的 电位；
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负载电阻(RL)：电流流过时形成电压信号。
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探测器的工作机制； 探测器的输出回路与输出信号； 探测器的主要性能指标； 探测器的典型应用。
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一、气体探测器
n 1.1气体中离子与电子的运动规律
¨ 气体的电离与激发 入射带电粒子与靶原子的核外电子通过库仑作用， 使电子获得能量而引起原子的电离或激发。 入射粒子直接产生的离子对称为原电离。初电离产 生的高速电子足以使气体产生的电离称为次电离。
二、闪烁体探测器
2.1闪烁体
闪烁体的分类 无机闪烁体： 无机晶体(掺杂) 玻璃体 纯晶体
有机闪烁体：有机晶体——蒽晶体等；有机液 体闪烁体及塑料闪烁体。
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二、闪烁体探测器
n 2.1闪烁体
¨ 闪烁体的发光机制
无机闪烁体的发光机制
晶体中电子的能态不再用原子能级表示，而用 “能带”来描述，晶体的发光机制取决于整个晶 体的电子能态。
二、闪烁体探测器
n 2.3单晶闪烁谱仪
¨ 单能射线的输出脉冲幅度谱 常见单能射线谱
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三、半导体探测器
半导体探测器的基本原理是带电粒子在半导体探测 器的灵敏体积内产生电子－空穴对，电子－空穴对 在外电场的作用下漂移而输出信号。
我们把气体探测器中的电子－离子对、闪烁探测器 中被 PMT第一打拿极收集的电子 及半导体探测器 中的电子－空穴对统称为探测器的信息载流子。产 生每个信息载流子的平均能量分别为30eV(气体探 测器)，300eV(闪烁探测器)和3eV(半导体探测器)。
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三、半导体探测器
n 3.1半导体的基本性质
¨ 本征半导体和杂质半导体 2) 杂质半导体 替位型：III族元素，如B，Al，Ga等；
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二、闪烁体探测器
n 2.1闪烁体
¨ 光的收集 1) 反射层 在非光子出射面打毛，致使光子漫反射，并再衬
以或涂敷氧化镁或氧化钛白色粉末。
2) 光学耦合 为防止光由光密介质到光疏介质发生的全反射，
用折射系数 n=1.4~1.8 的硅脂(或硅油)。 3) 光导 常用于闪烁体与光电倍增管的尺寸不符或其它特
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一、气体探测器
n 1.4正比计数器（Proportional Counters）
正比计数器中发生的物理作用：
¨ 碰撞电离与气体放大
碰撞电离只有电子才能实现。当电子到达距丝极一定距 离 这个r0过之程后称，为通气过体碰放撞大电过离程过，程又，称电电子子的雪数崩目。不断增殖，
离子的飘移：
在存在电场的情况下，两次碰撞之间离子从电场获得的能量 又会在碰撞中损失，离子的能量积累不起来。
电子的漂移：
电子与气体分子发生弹性碰撞时，每次损失的能量很小，因 此，电子在两次碰撞中由外电场加速的能量可积累起来。
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一、气体探测器
n 1.1气体中离子与电子的运动规律
一、气体探测器
n 1.4正比计数器（Proportional Counters）
¨ 正比计数器的应用 n 流气式4正比计数器
特点：4立体角，探测效率高；流气工作方式，换样 品方便，结构密封简单；阳极丝为环状。
n 低能X射线正比计数器——鼓形正比计数器
特点：有入射窗，常用Be(铍)窗。
n 多丝正比室和漂移室
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三、半导体探测器
n 半导体探测器的特点：
(1) 能量分辨率最佳； (2) 射线探测效率较高，可与闪烁探测器相比。
常用半导体探测器有：
(1) P-N结型半导体探测器； (2) 锂漂移型半导体探测器； (3) 高纯锗半导体探测器。
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三、半导体探测器
¨ 光子反馈
在电子与气体分子的碰撞中，不仅能产生碰撞电离，同 时也能产生碰撞激发。气体分子在退激时会发出紫外 光子，其能量一般大于阴极材料的表面逸出功，而在 阴极打出次电子。
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一、气体探测器
¨ 气体放大过程中正离子的作用 n 离子漂移速度慢，在电子漂移、碰撞电离等过程
光电倍增管的暗电流与噪声
当工作状态下的光电倍增管完全与光辐射隔绝时，其 阳极仍能输出电流(暗电流)及脉冲信号(噪声)。
光电倍增管的时间特性与稳定性。
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二、闪烁体探测器
n 2.3单晶闪烁谱仪
¨ 闪烁谱仪的组成与工作原理
闪烁体、PMT以及配套的电子学仪器组成。
X或射线不带电，它与闪烁体的相互作用是通过 三种次级效应实现的，它产生的次级电子的能谱 是相当复杂的，因而由次级电子产生的输出脉冲 幅度谱也是相当复杂的。
n 探测器按探测介质类型及作用机制主要分为：
气体探测器；
闪烁体探测器；
半导体探测器。
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辐射探测的基本过程：
n 辐射粒子射入探测器的灵敏体积；
n 入射粒子通过电离、激发等效应而在探测器 中沉积能量；
n 探测器通过各种机制将沉积能量转换成某种 形式的输出信号。
辐射探测器学习要点（研究问题）：
多丝正比室的阴极为平板，阳极由平行的细丝组成多 路正比计数器。位置灵敏度达到mm量级，为粒子物理 等作出巨大贡献，于1992年获诺贝尔仪器课件2
一、气体探测器
n 1.5 G-M计数管
G-M计数管是由盖革(Geiger)和弥勒(Mueller)发明 的一种利用自持放电的气体电离探测器。
G-M管的特点是： 制造简单、价格便宜、使用方便。灵敏度高、输出 电荷量大。
G-M管的缺点是： 死时间长，仅能用于计数。
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一、气体探测器
n 1.5 G-M计数管
¨ G-M管的工作机制
(1)正离子鞘的形成及自持放电过程
初始电离及碰撞电离过程（电子加速发生碰撞电离形成电子 潮－雪崩过程） 放电传播（气体放出的紫外光子打到阴极上并打出次电子）
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一、气体探测器
n 1.2电离室的工作机制
¨ 电离室的工作方式 (1) 脉冲型工作状态
记录单个入射粒子的电离效应，处于这种工作状态 的电离室称为：脉冲电离室。
(2) 累计型工作状态
记录大量入射粒子平均电离效应，处于这种工作状 态的电离室称为：累计电离室。
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(1)辐射射入闪烁体使闪烁体原子电离或激发，受激 原子退激而发出波长在可见光波段的荧光； (2)荧光光子被收集到光电倍增管(PMT)的光阴极， 通过光电效应打出光电子； (3)光电子在光电倍增管里运动并倍增，并在阳极输 出回路输出信号。
n 闪烁探测器可用来测量入射粒子的能量。
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n 三、半导体探测器 （Semiconductor Detector）
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为什么需要辐射探测器？
n 对于辐射是不能感知的，因此人们必须借助于核辐 射探测器探测各种辐射，给出辐射的类型、强度 (数量)、能量及时间等特性。即对辐射进行测量。
n 核辐射探测器的定义：利用辐射在气体、液体或固 体中引起的电离、激发效应或其它物理、化学变化 进行辐射探测的器件称为辐射探测器。
3.1半导体的基本性质
常用半导体材料为硅(Si)和锗(Ge)，均为IV族元素。 本征半导体和杂质半导体 1) 本征半导体： 理想、无杂质的半导体。由于热运动而产生的载 流子浓度称为本征载流子浓度，且导带中的电子 数和价带中的空穴数严格相等。固体物理理论已 证明半导体内的载流子平衡浓度为：
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正离子鞘向阴极漂移过程（形成“离子电流”，是形成输出 脉冲的主要贡献）